JP3188430B2 - レンズシート及びこれを用いたバックライトユニット - Google Patents

レンズシート及びこれを用いたバックライトユニット

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置のバ
ックライトユニットに用いられるレンズシート及びこれ
を用いたバックライトユニットに関するものである。
【0002】
【従来の技術】液晶表示装置は、液晶層を背面から照ら
して発光させるバックライト方式が普及し、液晶層の下
面側にバックライトユニットを装備している。かかるバ
ックライトユニット20は、一般的には図5(a)に示
すように、光源としての線状のランプ21と、このラン
プ21に端部が沿うように配置される略方形板状の導光
板22と、導光板22の上面側に配設される光拡散シー
ト23と、光拡散シート23の上面側に配設されるレン
ズシート(「プリズムシート」ともいう)24とを装備
している。なお、図5(a)にはレンズシート24は1
枚しか記載していないが、2枚のレンズシート24が配
設される場合もある。また、レンズシート24の上方に
光コントロールシートが配設される場合もある。
【0003】このバックライトユニット20の機能を説
明すると、まず、ランプ21より導光板22に入射した
光線は、導光板22裏面の反射ドットまたは反射シート
(図示されず)および導光板22の各側面で反射され、
導光板22表面から出射される。この光線は光拡散シー
ト23に入射し、光拡散シート23で拡散され、光拡散
シート23表面より出射される。その後、光拡散シート
23から出射された光線は、レンズシート24に入射
し、レンズシート24表面から出射され、さらに上方の
図示していない液晶層全面を照明するものである。
【0004】上記導光板22の表面から出射される光線
の輝度分布は、導光板22の種類によって異なり、例え
ば斜め上方等の特定方向に強いピークを示す。かかる導
光板21の出光特性に合わせ、導光板21から出射する
光線のピーク方向を法線方向(平行に配設されるレンズ
シート、光拡散シート等の各シートに対して垂直方向を
意味する。以下同じ)に変えるように光拡散シート23
及びレンズシート24の屈折能を設定する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記従来のレンズシー
ト24にあっては、図5(b)に示すように、レンズ部
25の断面形状が三角形であって、屈折に寄与するレン
ズ部25の側面26が所定の角度傾斜した平面であるこ
とから、特定方向Aの光線を法線方向に屈折させること
ができるが、特定方向Aと少し異なる方向B及びCの光
線は法線方向とは大きくずれて出射される。つまり、法
線方向に屈折可能な特定方向Aを通過光線のピーク方向
に設定しておけば、ピーク方向の光線のみを法線方向に
向けることができるが、ピーク方向以外の方向B、Cの
光線は法線方向とは大きくずれた方向に向けられること
になる。
【0006】また、上記レンズシート24によれば、レ
ンズ部25を構成する一対の側面26、27のうち、通
過光線のピーク方向に対して垂直に近い側面26のみが
光線の屈折に寄与し、通過光線のピーク方向に対して平
行に近い側面27は光線の屈折にはほとんど寄与せず、
むしろ法線方向への屈折に不利に働くこともある。
【0007】本発明はこれらの不都合に鑑みてなされた
ものであり、所定角度範囲内の方向の光線をすべて法線
方向付近に屈折でき、また、光線の法線方向への屈折に
寄与しないレンズ部側面による法線方向以外への屈折を
低減できるレンズシートの提供を目的とするものであ
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
になされた発明は、光拡散シートの上方に積層され出射
光線のピーク方向を法線方向に屈折させるレンズシート
であって、出光面側に突条のレンズ部を複数並列に有
し、前記レンズ部における一方側の側面の断面形状を凸
状に湾曲させ、他方側の側面を平面とするものである。
この手段によれば、上記レンズ部における一方側の側面
の断面形状が凸状に湾曲していることから、この一方側
の側面の傾斜角は、低い位置ほど大きく、高い位置ほど
小さく、高さによって漸進的に変化する。一方、通過す
る光線は、その方向の傾斜角が小さいほど一方側の側面
の低い位置を通過し、傾斜角が大きいほど一方側の側面
の高い位置を通過する量が多いと考えられる。従って、
一方側の側面の各高さ位置を通る光線の方向を法線方向
に屈折できるように一方側の側面を湾曲させることで、
多くの方向の光線を略法線方向に向けることができる。
【0009】上記一方側の側面の断面形状を結像レンズ
の断面形状の一部と同じにするとよい。この手段によれ
ば、所定角度範囲内の方向の多くの光線を略法線方向に
屈折させることができる。
【0010】上記一方側の側面に対向する他方側の側面
の傾斜角が、通過する光線のピーク方向の傾斜角より大
きくするとよい。この手段によれば、他方側の側面と通
過光線のピーク方向とが略平行になるように当該レンズ
シートを配設することで、他方側の側面を通過する光線
がほとんどなくなる。従って、他方側の側面によって通
過光線を法線方向以外に屈折させることが防止できる。
なお本明細書に記載の「傾斜角」は、レンズシートのシ
ート面を基準とした角度である。
【0011】上述のレンズシートをバックライトユニッ
トに用いると、当該レンズシートによって上述のように
法線方向の出光量を増大させることができることから、
液晶表示装置の輝度を向上させることができる。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、適宜図面を参照しつつ本発
明の実施の形態を詳説する。図1は本発明の一実施形態
に係るレンズシートを示す斜視図で、図2は図1のレン
ズシートの部分断面図で、図3は図1のレンズシートを
装備したバックライトユニットを説明する模式的斜視図
で、図4は図1のレンズシートとは異なる形態に係るレ
ンズシートを示す部分断面図である。
【0013】図1のレンズシート1は、シート部2と、
シート部2表面に並列にかつ隣接して形成された複数の
レンズ部3とからなる。このレンズ部3は、一方側の側
面5と他方側の側面4とを有し、その断面形状が略三角
形の突条部である。この他方側の側面4は、シート部2
と垂直な平面である。
【0014】一方、レンズ部3の一方側の側面5は円筒
周面状の湾曲面である。また、この一方側の側面5の断
面形状は結像レンズの断面形状の一部と同じである。か
かる結像レンズとしては、球面レンズでも非球面レンズ
でもよい。ただし、非球面レンズの断面形状の一部にす
ると、側面5は完全な円筒周面状の湾曲面とはならな
い。
【0015】上述の形状を有するレンズシート1によれ
ば、光線が通過するレンズ部3の側面5が結像レンズ形
状に湾曲していることから、所定方向の光線Aを法線方
向に屈折でき、さらに光線Aより傾斜角が小さい光線C
及び傾斜角が大きい光線Bも法線方向に屈折させること
ができる。つまり所定角度範囲内の方向の多くの光線を
略法線方向に向けることができる。また、他方側の側面
4は光線が通過しないことから、この側面4によって法
線方向以外に屈折させてしまうことがなく、法線方向へ
の屈折が可能な側面5に全光線を通過させることができ
る。
【0016】このレンズシート1は、光線を透過させる
必要があるので透明、好ましくは無色透明とされてお
り、その材料は特に限定されるものではなく、例えばポ
リエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレー
ト、アクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、
ポリオレフィン、セルロースアセテート、耐候性塩化ビ
ニル等の合成樹脂が挙げられる。
【0017】またレンズシート1のサイズは特には限定
されないが、シート部2の厚さは50μm以上500μ
m以下が好ましい。これは、シート部2の厚みが上記範
囲未満であると、レンズシートとしての強度が確保でき
ず、逆に、シート部2の厚みが上記範囲を超えると、液
晶表示装置の輝度が低下してしまい、またバックライト
ユニットの厚みが大きくなって液晶表示装置の薄型化の
要求に反することからである。また、レンズ部3のサイ
ズは、例えば、底辺が30μm以上200μm以下とさ
れ、高さが10μm以上200μm以下とされる。
【0018】上述のレンズシート1を形成する方法とし
ては、レンズ部3を反転させた形状を有するシート型
に合成樹脂を積層し、そのシート型を剥がすことでシー
ト部2の表面にレンズ部3を形成する方法、レンズ部
3の反転形状を有する金型に溶融樹脂を注入する射出成
型法、シート化された樹脂を再加熱して前記と同様の
金型と金属板との間にはさんでプレスして形状を転写す
る方法、レンズ部3の反転形状を周面に有するロール
と他のロールとのニップに溶融状態のシート状の樹脂を
通し、上記形状を転写する押し出しシート成形法、基
材フィルムにUV硬化樹脂を塗布して上記と同様の反転
形状を有するロールに押さえ付けて未硬化のUV硬化樹
脂に形状を転写し、その後紫外線をあててUV硬化樹脂
を硬化させる方法、UV硬化樹脂の代わりにEB硬化
樹脂を使用する方法、紡錘形状の光拡散剤を混合した
塗料を中心軸が揃うように塗工する方法などがある。
【0019】図1のレンズシート1が組み込まれたバッ
クライトユニット10は、図3に示すように、光線発生
源としてのランプ11と、このランプ11の側方に配置
されてランプ11から発せられる光線を表側方向に導く
導光板12と、その導光板12の表側に積層された光拡
散シート13と、その光拡散シート13の表面側に積層
されたレンズシート1とを備えている。かかるバックラ
イトユニット10におけるレンズシート1は、レンズ部
3の側面5と光線のピーク方向とが交叉するように配設
する。
【0020】このバックライトユニット10における光
線の軌跡を説明する。まず光線はランプ11から発せら
れ、導光板12の内部に導かれる。次に、導光板12内
の光線は導光板12裏側の反射ドット、反射シート(図
示されず)又は側面で反射され、上方の光拡散シート1
3に出射される。上方へ出射された光線は光拡散シート
13通過中に拡散され、レンズシート1に出射される。
このようにレンズシート1に入射する光線は、導光板1
2及び光拡散シート13の出光特性により、特定方向に
傾斜している。レンズシート1はそのレンズ部3によっ
て特定方向に傾斜している光線を法線方向に屈折させ、
上方に出射させるものである。このとき当該レンズシー
ト1によれば、上述のように所定角度範囲内の方向の多
くの光線を略法線方向に向けることができることから、
レンズシート1に入射する光線の方向がずれても法線方
向に向けることができ、また、光線のピーク方向以外の
多くの方向成分をも略法線方向に向けることができる。
従って、バックライトユニット10において、レンズシ
ート1によって光拡散シート13で拡散された光線のほ
とんどを法線方向に向け、さらに上方の偏向膜(図示さ
れず)等に出射されることから、液晶表示装置の画面の
輝度を向上させることができる。
【0021】図4のレンズシート15は、シート部16
表面に突条のレンズ部17を有し、またレンズ部17の
一方側の側面19が結像レンズの断面形状の一部と同じ
湾曲面であり、さらにレンズ部17の他方側の側面18
が平面である点で、上記レンズシート1と同様である。
ただし、当該レンズシート15の側面18がシート部1
6と垂直ではなく、所定の角度傾斜している点で異な
る。この側面18の傾斜角は、通過する光線のピーク方
向より大きくする。当該レンズシート15によっても、
上記レンズシート1と同様に、側面19によって所定角
度範囲内の方向の多くの光線を略法線方向に向けること
ができ、かつ、側面18を通過する光線を低減すること
ができる。なお、当該レンズシート15の材料及び製法
も、上記レンズシート1と同様である。
【0022】
【0023】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のレンズシ
ートによれば以下に示す効果が発揮できる。すなわち、 (1)ピーク方向が所定角度範囲内の多くの光線を略法
線方向に向けて出射させることができる。そのため、導
光板や光拡散シートの出光特性に対する許容度を向上さ
せることができる。
【0024】(2)通過光線の輝度分布のうちピーク方
向成分だけでなく、その他の成分をも略法線方向に屈折
させることができる。そのため、従来のレンズシートと
比較して、飛躍的に法線方向の出光量を増大させること
ができる。
【0025】(3)法線方向への屈折に寄与しないレン
ズ部側面における光線の通過を低減することで、当該側
面による法線方向以外の方向に屈折させてしまう悪影響
を低減でき、かつ、上述のように種々の方向の光線を法
線方向に屈折可能な側面を有効に活用することができ
る。かかる観点からも、当該レンズシートによる法線方
向の出光量を増大させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係るレンズシートを示す
斜視図である。
【図2】図1のレンズシートを示す部分断面図である。
【図3】図1のレンズシートを装備したバックライトユ
ニットを説明する模式的斜視図である。
【図4】図1のレンズシートとは異なる形態に係るレン
ズシートを示す部分断面図である。
【図5】(a)は一般的なバックライトユニットを説明
する模式的斜視図で、(b)は一般的なレンズシートを
通過する光線の方向を説明するためのレンズ部の模式的
断面図である。
【符号の説明】
1 レンズシート 2 シート部 3 レンズ部 4 他方側の側面 5 一方側の側面 10 バックライトユニット 11 ランプ 12 導光板 13 光拡散シート 15 レンズシート 16 シート部 17 レンズ部 18 他方側の側面 19 一方側の側面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02B 5/02 G02B 3/06 G02B 3/08 G02F 1/1335 - 1/13363

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 出光面側に突条のレンズ部を複数並列に
    するレンズシートであって、 このレンズ部における一方側の側面の断面形状が凸状に
    湾曲し、他方側の側面が平面であることを特徴とする
    ンズシート。
  2. 【請求項2】 上記一方側の側面の断面形状が、結像レ
    ンズの断面形状の一部と同じである請求項1に記載のレ
    ンズシート。
  3. 【請求項3】 上記一方側の側面に対向する他方側の側
    面の傾斜角が、通過する光線のピーク方向の傾斜角より
    大きい請求項1又は請求項2に記載のレンズシート。
  4. 【請求項4】 請求項1から請求項3のいずれか1項に
    記載のレンズシートを備えたバックライトユニット。
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